较新柴油机尾气排放控制的提高技术和改善方案

导读：随着柴油发电机在现实生活中的使用越来越广泛，柴油发电机的排放对大气污染的负面危害也越来越明显，为了缓解柴油发电机排放的尾气对大气污染，cummins公司坚定的认为需要从技术上入手，必须加强对柴油发电机的技术探讨。本文对柴油机排放控制技术的情形进行了简要讲解，然后主要浅析了关于柴油机排放技术的各种改善举措。其中，重点方向就是关于燃油机构和尾气后处理较新增强手段，但求对康明斯用户带来更多的新技术的熟悉。

      我国柴油发电机的数量日益增多，但是柴油发电机的技术非常薄弱。国内现有的柴油发电机技术装备及相关工艺与国外柴油发电机技术相比有很大的差距，发电机组的开发创新及技术储备明显落后于很多国家，高排放、高油耗是我国柴油发电机存在的明显不足。作为中美合资品牌康明斯康明斯发电机组拥有业界较为宽广的发电机产品线，cummins也是唯一拥有所有关键子机构集成能力的柴油发电机制造商，从进气到后解决系统，为客户提供全方位的“一站式”动力处置方式，从而确保康明斯在“排放大战”中的国际先进地位，吸引了众多主机厂与cummins进行战略合作。

      我国的柴油发电机所覆盖的行业非常广泛，且存在着流动工作、跨地区工作的特征。

      很多企业或个人选用柴油发电机时，不会去相关的管理部门办理登记手续，且没有相关的政策要求对柴油发电机进行强制登记，就使得柴油发电机的选择与操作只是选购者的个人行为。因为缺乏对我国柴油发电机的尾气排放监督与处罚的相关规定，柴油发电机的环保性能只能依靠使用者的环保意识来保证。同时，由于流动性强，覆盖范围广，对于地区性的柴油发电机的数量统计十分困难，现阶段拥有的参数与实际的使用量也存在较大的差距，参考意义不强。

      关于于柴油发电机尾气排放的相关标准，我国颁布的可供操作的标准仅有《非道路移动机械用小型点燃式发动机排烟污染物排放限值与测量步骤》及部分地方性准则。而对于柴油发电机的相关监督与处罚规定仍然缺乏，这就导致了相关管理与执法人员在对柴油发电机进行查看时，只能对其进行尾气的检查与评定，然后通过告知的方式通知操作者，但却不能对排放不合格的柴油发电机进行处罚或限期改造，这在一定程度上减弱了柴油发电机管理的职能发挥。

      现阶段我国监督管理部门对于柴油发电机尾气排放问题的管理还比较薄弱，尽管监督部门对于柴油发电机的操作和品质有明确要求，但是，因为柴油发电机在实际使用时租赁数量多、操作人员复杂、机械流动性大，于是监督管理实施的过程难度很大。同时，监督管理人员在进行监管的程序中，往往更加重视机械的安全性和可靠性检查，而对于排放质量的查验并不重视。一些对柴油发电机的尾气检修，也多用于预判机械性能的好坏，而对于排放步骤中的环境污染是否合格并不做预判。

      在柴油发电机作业的过程中，其尾气排放中的颗粒物量远高于普通机动车，根据美国的参数统计，柴油发电机排放中的一氧化碳、氮氧化物总量远高于普通道路行驶的机动车，且尾气排放中的颗粒物超过60%以上来自于柴油发电机。这说明操作量相对较小的柴油发电机已逐渐成为动力机械污染的详细来源之一，对其尾气排放的控制以及环保性能的检测必须要不断加强。

      为了满足未来排放要求的要求，我国很多柴油发电制度造商开始重视对非道路柴油发电机的尾气排放控制的探讨，并提出了满足柴油发电机尾气排放技术控制，但是根据目前我国柴油发电机尾气排放量过量的现状，技术创新与投入使用需要一定的程序，于是要实现非道路柴油发电机排放的高效控制还需要经过研究与实践。以下详细剖析cummins在这种局势下关于排放法规是如何进行改善的。

      柴油机缸体是发电机组的骨架柴油发电机型号及规格，它的受力状况及组成非常复杂，对刚度、强度、尺寸及重量进行优化是实现柴油发电机设计与制造工作要领的重要一步，也是实现机体部件优化的核心。柴油发电机部件的优化包括对缸体的改良设计、提升机体铸件品质水平及选择压板珩磨等新技术，对缸体进行改良后能高效减轻窜气量及机油耗量。

     由于我国的柴油机的基础技术及构造设计都相对落后，污染及油耗水平较低。开展柴油机节能减排技术研讨不容忽视，柴油发电机的整体性能及品质水平的提升较重要的过程是对燃烧过程进行高效改进；而燃油喷射机构是柴油机的中心部分，对柴油发电机性能、油耗及污染物排放有很大的影响康明斯柴油发电机控制面板。

      较新国三电控燃油系统组成构成如图1所示。其中，电子控制部分由各种探头、ECU和执行器等构造。电喷系统的作用是根据各种探头输入的信号，由ECU经过比较，运算、清除后得出较佳喷油时刻和喷油量，向喷油嘴发出开启或关闭电磁阀的指令，从而精确控制与发动机负荷相适应的喷油量。

      高压共轨机构为蓄压器共轨装置，该系统由油箱、柴油滤清器、轴油泵、VP分配式高压油泵、高压/低压燃油管、蓄压器(油轨)、喷油器和回油管等结构。燃油供给装置又分为低压部分和高压部分，如图2所示。

      改进涡流式燃烧系统对进气涡流的要求不是很高，因此可以采用切向起到来减轻节流损失，从而增大气量。由于涡流式燃烧系统可以实现更大程度地偏离汽缸中心，故而气门会有较大的空间，可以对原有的燃烧室及气门进行重新的规划，可以适当增大进气门直径。

      配气相位的可靠性及正确性对发电机组的寿命和工作的经济性及动力性能有很大危害。发电机组的相位会收到运行损伤、修理品质、动态变形以及操作因素变更等起因的危害而产生变化，故而根据不一样的原因及需求来采用不同的调整方案。合理的配气相位能有效地提升柴油发电机的性能，对柴油发电机的尾气排放也有很大的影响。进气选用较小的晚关角，使汽缸内留有适量的参与废弃，从而改善NOx的排放。

      对于柴油发电机的尾气消除，具体应从三方面进行考虑，即燃油喷射系统的改善，空气机构的优化以及增加尾气后排查装置来实现，其中常载的技术步骤如下。

      详细是将出现的废气循环回发动机的气缸，能够在一定程度上减小氮氧化合物的排放。通过对循环废气进行降温处置，能够高效降低气缸燃烧室的温度，使氮氧化物的排放量降低近40%，但是也可能会由于汽缸温度减轻而产生过多的颗粒物，引起柴油机的效率减少，再生次数增加，油耗增加，发动机后处理设备的寿命减少，同时发动机操作性降低，操作和维保成本升高。

      在保证发动机输出功率不变的情况下，通过减小发动机的排量能够实现优化排烟的效果，当柴油机的排气量下降10%左右，燃油效率则能够提高1%～4%，这种做法较适用于柴油发电机操作。同时，对于某些柴油发电机的柴油机，在满足实际工作要点的前提下，对其进行降速控制也能够提高发动机的作业效率，当柴油机的转速下降200转时柴油发电机十大品牌排行榜，其燃油经济性能够提高1%～3%。

      柴油机的燃烧效率直接危害到排烟的环保程度，通过增加缸内压力，能够高效提高气缸的较大压缩比，从而提升柴油机气缸内燃料燃烧的程度，降低有害物质的排出，柴油机缸内压力的增加要求气缸的强度也必须同时满足要求，否则容易对气缸造成一定程度的损坏。要增强燃烧效率，还可以考虑通过改良空气与燃料的混合程度来优化燃料的疏松与燃烧效果，以提升柴油机性能并减轻污染物质的排放。

      通过催化器解除燃烧流程中发生的颗粒物，其机构如图3所示。详细是利用铂、钯等贵金属作为催化剂，通过氧化收集表面颗粒物及气态污染物，能够有效减小一氧化碳和碳氢化合物以及颗粒物质的排放。通过过滤器对颗粒物及污染物进行过滤，也能够高效减轻颗粒物质对空气的污染，改进排气品质。

      黑烟净化器属于“湿式”的复合式火烟（灰尘）净化装置，整个装备主要架构选用耐腐蚀不锈钢材料制作，如图4所示。该产品应用独创的先进技术，选取波纹状斜板填料，风机和净化器是连为一体的，运用空气动力学，在精密设计的一体化结构内，由于风机的用途力，净化器内会出现搅动的、沸腾的水层和多层水膜。综合利用水气反向冲击、洗涤、水膜过滤、泡沫吸收、富集、多次机械碰撞、截流、降、冷凝、高效吸附等原理，使黑烟（灰尘）得到三次水净化处置和三次机械净化处理后，从而让柴油发电机得到彻底的净化。

      由于有些柴油机采用的是涡流式燃烧系统，故而它的起动性并没有新型柴油机那么强，可以在进气管上装配电磁火焰加热系统来改善冷启动性能，并在-30℃的气温环境下进行冷启动，经过反复试验来不断改良冷起动性能。

      康明斯非道路柴油发电机可满足中国国三排放规范。从二阶段到三阶段的升级简单易行，发电机外观尺寸无明显变化，安装无危害；通过cummins领先的缸内燃烧技术和电子控制机构，精确控制多次燃油喷射，在大幅减轻氮氧化物和颗粒物排放的同时，保持了发电机的高可靠性和耐久性；电子控制器和探头升级后，发电机自我诊断和损坏解决的能力显着提高；通过选取可锻铸铁活塞、先进的气门技术、简化气门室等举措，发电机性能更加稳定可靠，应对高负载、高海拔的能力更强，保证了装备的高出勤率；采用高压共轨燃油装置，使动力性能显着增强，怠速更稳定，启动更迅速，负载响应性更好，而且升级后噪声、振动大幅减轻，操作更加简便。